CN100358904C

CN100358904C - 螺环硅烷化合物及其应用的有机电致发光显示器件

Info

Publication number: CN100358904C
Application number: CNB2005101067940A
Authority: CN
Inventors: 游振萍; 吴佩琪
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: CN1743333A

Abstract

一种螺环硅烷化合物，可作为有机电致发光显示器件中发光层的主发光体，其化学式为：其中，“Ar₁”、“Ar₂”、“Ar₃”分别选自苯基、螺环双芴基和烷基。

Description

螺环硅烷化合物及其应用的有机电致发光显示器件

技术领域

本发明涉及一种螺环硅烷化合物(spiro silane compound)及其应用的有机电致发光显示器件，且特别是涉及一种可作为显示器件中发光层的主发光体的螺环硅烷化合物，以有效提高器件的发光效率。

背景技术

近年来有机电致发光显示器件(Organic Electroluminescence Device)，由于其简单的架构、极佳的工作温度和反应速度、鲜明的色彩对比以及无视角限制等优势，目前已广泛地应用在平面显示器中。

有机电致发光显示器件具有多层结构，主要是在阴极和阳极之间形成有机发光层，以产生电致发光(Electroluminescence)。在有机发光层和阳极之间，形成空穴注入层和空穴传输层，在有机发光层和阴极之间则形成电子传输层。此多层结构可利于电子由阴极向阳极流动。

在文献及专利中，常见的有机发光层材料可分成两类，一类是硅烷化合物(silane compound)，化学式(I)如下；其中Ar₁、Ar₂、Ar₃分别为杂芳基(heteroaryl group)，R则为烷基(alkyl group)、芳香基(aryl group)、杂芳基或炔基(alkynyl group)。另一类是螺环化合物(spiro compound)，例如化学式(II)所示的化合物。不过应用这些材料所制成的有机电致发光显示器件，其发光效率仍有改进的空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种螺环硅烷化合物及其应用的有机电致发光显示器件，以有效提高器件的发光效率。

根据本发明的目的，提出一种螺环硅烷化合物(spiro silane compound)，如化学式(III)所示：

其中，“Ar₁”、“Ar₂”、“Ar₃”分别选自苯基(phenyl group)、螺环双芴基(spirobifluorene)和烷基(alkyl group)。

根据本发明的目的，还提出一种有机电致发光显示器件，至少包括：阳极；空穴传输层，形成在阳极上；有机发光层，形成在空穴传输层上；电子传输层，形成在有机发光层上；和阴极，形成在电子传输层上，其中，有机发光层的材料包括如化学式(III)所示的螺环硅烷化合物。

为了让本发明的上述目的、特征、和优点能更加明显易懂，下文特例举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下：

具体实施方式

本发明提出一种新颖的螺环硅烷化合物，并应用该螺环硅烷化合物作为有机电致发光显示器件的有机发光层的材料，以提高器件的发光效率。

本发明的螺环硅烷化合物，如化学式(III)所示：

其中，“Ar₁”、“Ar₂”、“Ar₃”分别选自苯基、螺环双芴基和烷基。

当“Ar₁”、“Ar₂”和“Ar₃”均为苯基时，该螺环硅烷化合物为2-三苯基硅-9，9′-螺环双芴(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene)，化学式(III-1)如下：

当“Ar₁”和“Ar₃”为苯基而“Ar₂”为螺环双芴基时，该螺环硅烷化合物为联苯基-双(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷(diphenyl-di(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化学式(III-2)如下：

当“Ar₁”和“Ar₂”为螺环双芴基而“Ar₃”为苯基时，该螺环硅烷化合物为苯基-三(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷(phenyl-tri(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化学式(III-3)如下：

当“Ar₁”、“Ar₂”和“Ar₃”均为螺环双芴基时，该螺环硅烷化合物为四(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷(tetra(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化学式(III-4)如下：

以下对其中两种螺环硅烷化合物的合成方法作详细说明。

2-三苯基硅-9，9′-螺环双芴的合成方法

2-三苯基硅-9，9′-螺环双芴(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene)，化学式如(III-1)所示，其合成方法如化学反应图1所示，并说明如下。

首先，在氮气环境下将重量10g浓度25.3毫摩尔(mmol)的2-溴-9，9’-螺环双芴(2-bromo-9，9’-spirobifluorene)和体积300毫升的四氢呋喃(tetrahydrofuran，THF)加入反应瓶中。再逐滴将体积10.1毫升浓度25.3毫摩尔的正丁基锂(n-butyl lithium)滴入-78℃的反应瓶内。在均匀混合反应30分钟后，再将重量8.2g浓度27.8毫摩尔的三苯基氯硅烷(triphenylsilylchloride)和50毫升的四氢呋喃，逐滴滴入-78℃的反应瓶内。于室温下反应24小时后，进行萃取(例如以水和乙酯所形成的溶剂)，再以脱水硫酸镁干燥，然后过滤和浓缩，收集得到的产物抽干后再以两次升华而纯化，即可得到8.7g的2-三苯基硅-9，9′-螺环双芴。

化学反应图1

联苯基-双(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷的合成方法

联苯基-双(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷(diphenyl-di(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化学式如(III-2)所示，其合成方法如化学反应图2所示并说明如下。

首先，在氮气环境下将重量10g浓度25.3毫摩尔(mmol)的2-溴-9，9’-螺环双芴基(2-bromo-9，9’-spirobifluorene)和体积300毫升的四氢呋喃(tetrahydrofuran，THF)加入反应瓶中。再逐滴将体积10.1毫升浓度25.3毫摩尔的正丁基锂滴入-78℃的反应瓶内。在均匀混合反应30分钟后，再将重量3.5g浓度13.9毫摩尔的二氯联苯硅烷(dichlorodiphenyl silane)逐滴滴入-78℃的反应瓶内。于室温下反应24小时后，进行萃取(例如以水和乙酯所形成的溶剂)，再以脱水硫酸镁干燥，然后过滤和浓缩，收集得到的产物抽干后再以两次升华而纯化，即可得到1.0g的联苯基-双(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷。

化学反应图2

而应用本发明的螺环硅烷化合物(如化学式(III)所示)作为有机电致发光显示器件的有机发光层的材料，可有效提高器件的发光效率。在本发明的一实施例中提出五个不同的有机电致发光显示器件，并进行器件性质测试。

测试结果列于表一。

实施例

请同时参考图1，其示出了依照本发明一实施例的有机电致发光显示器件的结构示意图。如图1所示，有机电致发光器件主要包括阳极(anode)11、有机发光层(light emission layer，EML)15和阴极(cathode)17。阳极11例如是在玻璃基板111上镀上一层透明可导电的氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)113，厚度例如是750nm。而ITO层113之后的各个膜层可在压力10^-4Pa下形成。阴极17例如是由氟化锂(LiF)和铝(Al)所组成的复合式金属层。有机发光层15和阳极11之间还包括空穴注入层(hole injection layer，HIL)12、空穴传输层(hole transfer layer，HTL)13和缓冲层(buffer layer)14，有机发光层15和阴极17之间还包括电子传输层(electron transfer layer，ETL)16。也可在电子传输层16和阴极17之间加入电子注入层(electron injection layer，EIL)(未显示)。

其中，实施例中五个器件的空穴注入层12，其厚度为60nm，且材料包括4，4’，4”-三(N-2-萘基)-N-苯胺)-三苯胺(4，4’，4”-tri(N-(2-naphthyl)-N-aniline)-triphenyl amine，简称2T-NATA)，化学式如下：

空穴传输层13，其厚度为20nm，且材料包括N，N’-二萘基-N，N’-联苯基-1，1′-联苯基-4，4′-二胺(N，N′-di-1-naphthyl-N，N′-diphenyl-1，1′-biphenyl-1，1′-biphenyl-4，4′-diamine，简称NPB)，化学式如下：

缓冲层14用来修饰空穴传输层13至有机发光层15的能级，其厚度为10nm，且材料包括N，N’-咔唑-1，3-苯(N，N’-dicarbazole-1，3-benzene，简称mCP)，化学式如下：

电子传输层16其材料包括双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1，O8)-(1，1′-联苯-4-羟基)铝(BAlq)，化学名称的英文全名为1，1′-Bisphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinplate-N1，O8)Aluminum(III)，化学式如下：

由氟化锂(LiF)和铝(Al)所组成的阴极17，其厚度分别为10和100nm。

再者，选用化合物Ir-1作为有机发光层15的掺杂物(dopant)(客发光体)，且掺杂比例为18％。而有机发光层15的厚度为30nm。Ir-1的化学式如下：

另外，在器件一中，选择2-三苯基硅-9，9′-螺环双芴基(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene，化学式(III-1))作为有机发光层15的主发光体(Host)，且电子传输层16(Balq)的厚度为45nm。

在器件二中，亦选择2-三苯基硅-9，9′-螺环双芴基(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene，化学式(III-1))作为有机发光层15的主发光体(Host)，但电子传输层16(Balq)的厚度为30nm。

在器件三中，选择联苯基-双(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷(diphenyl-di(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane，化学式(III-2))作为有机发光层15的主发光体(Host)，而电子传输层16(Balq)的厚度为30nm。

在对照器件一中，选择N，N’-咔唑-1，3-苯(mCP)作为有机发光层15的主发光体(Host)，而电子传输层16(Balq)的厚度为45nm。

而在对照器件二中，亦选择N，N’-咔唑-1，3-苯(mCP)作为有机发光层15的主发光体(Host)，而电子传输层16(Balq)的厚度为30nm。

以下为五个器件的结构简写：

器件一：ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/(III-1)：Ir-l(100：18)(30nm)/BAlq(45nm)/LiF(10)/Al(100nm)

器件二：ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/(III-1)：Ir-1(100：18)(30nm)/BAlq(30nm)/LiF(10)/Al(100nm)

器件三：ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/(III-2)：Ir-1(100：18)(30nm)/BAlq(30nm)/LiF(10)/Al(100nm)

对照器件一：ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/mCP：Ir-1(100：18)(30nm)/BAlq(45nm)/LiF(10)/Al(100nm)

对照器件二：ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/mCP：Ir-1(100：18)(30nm)/BAlq(30nm)/LiF(10)/Al(100nm)

对五个器件进行器件测试，其测试结果如表1所示。

表1

器件	驱动电压(V)	亮度值(cd/m<sup>2</sup>)	色度值(CIEx)	色度值(CIEy)	发光效率(cd/A)
器件	驱动电压(V)	亮度值(cd/m<sup>2</sup>)	色度值(CIEx)	色度值(CIEy)	发光效率(cd/A)	器件一	11.2	1000	0.17	0.32	11.1
器件二	10.5	1000	0.17	0.29	7.7	器件一	11.2	1000	0.17	0.32	11.1
器件二	10.5	1000	0.17	0.29	7.7	器件三	10.7	1000	0.17	0.29	7.2
对照器件一	11.5	1000	0.17	0.28	6.7	器件三	10.7	1000	0.17	0.29	7.2
对照器件一	11.5	1000	0.17	0.28	6.7	对照器件二	10.6	1000	0.17	0.28	5.8

从测试结果发现：当器件达到亮度1000nits时，其所需的驱动电压没有太大的差异。而器件的色度值CIEx相同，CIEy则没有太大的变化。然而，在发光效率方面，器件一(以本发明的化学式(III-1)作客发光体)的确比对照器件一(以现有技术的mCP作客发光体)具有显著的进步，自6.7cd/A上升至11.1cd/A。而器件二(以本发明的化学式(III-1)作客发光体)和器件三(以本发明的化学式(III-2)作客发光体)，与对照器件二相较(以现有技术的mCP作客发光体)亦的确在发光效率上有显著的改善。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附权利要求书所限定的为准。

Claims

1.一种螺环硅烷化合物，其化学式为：

2.如权利要求1所述的螺环硅烷化合物，其中当“Ar₁”、“Ar₂”和“Ar₃”均为苯基时，该螺环硅烷化合物为2-三苯基硅-9，9′-螺环双芴，化学式为：

3.如权利要求1所述的螺环硅烷化合物，其中当“Ar₁”和“Ar₃”为苯基而“Ar₂”为螺环双芴基时，该螺环硅烷化合物为联苯基-双(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷，化学式为：

4.如权利要求1所述的螺环硅烷化合物，其中当“Ar₁”和“Ar₂”为螺环双芴基而“Ar₃”为苯基时，该螺环硅烷化合物为苯基-三(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷，化学式为：

5.如权利要求1所述的螺环硅烷化合物，其中当“Ar₁”、“Ar₂”和“Ar₃”均为螺环双芴基时，该螺环硅烷化合物为四(2-9，9’-螺环双芴基)硅烷，化学式为：

6.一种有机电致发光显示器件，至少包括：

阳极；

空穴传输层，形成在所述阳极上；

有机发光层，形成在所述空穴传输层上；

电子传输层，形成在所述有机发光层上；和

阴极，形成在所述电子传输层上，

其中，所述有机发光层的材料包括螺环硅烷化合物，化学式为：

其中，“Ar₁”、“ Ar₂”、“Ar₃”分别选自苯基、螺环双芴基和烷基。

7.如权利要求6所述的显示器件，其中所述螺环硅烷化合物作为有机发光层的主发光体。

8.如权利要求6所述的显示器件，其中所述有机发光层还包括金属络合物作为掺杂物。

9.如权利要求8所述的显示器件，其中所述金属络合物为铱络合物，化学式为：

10.如权利要求6所述的显示器件，其中所述空穴传输层包括N，N′-二-1-萘基-N，N’-联苯基-1，1′-联苯基-4，4′-二胺。

11.如权利要求6所述的显示器件，还包括：

空穴注入层，形成在所述阳极与所述空穴传输层之间。

12.如权利要求11所述的显示器件，其中所述空穴注入层包括4，4’，4”-三(N-2-萘基)-N-苯胺)-三苯胺。

13.如权利要求6所述的显示器件，其中所述电子传输层包括双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1，O8)-(1，1′-联苯-4-羟基)铝。

14.如权利要求6所述的显示器件，还包括：

电子注入层，形成在所述阴极与所述电子传输层之间。

15.如权利要求6所述的显示器件，还包括：

缓冲层，形成在所述有机发光层与所述空穴传输层之间。

16.如权利要求15所述的显示器件，其中所述缓冲层包括N，N’-二咔唑-1，3-苯。